基于Hyper Mesh的某液压减震车车架有限元分析.pdf

第 4期 总第 1 9 1期 2 0 1 5年 O 8月 机 械 工 程 与自 动 化 ME CHANI CAL E NGI NEE RI NG AUT0MAT1 0N NO． 4 Aug ． 文章 编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 5 0 4 0 0 8 5 0 3 基于 H y p e r Me s h的某液压减震车车架有 限元分析 周 青 ，陈靖芯 ，李 红 ，郑再 象 扬州大学 机械工 程学院，江苏 扬州 2 2 5 1 2 7 摘要 建 立某特种车车架 的三维设计模型 ，对模型进行 必要 的简 化，利用 Hy p e r Me s h软件建 立车架 的 C AE 模 型，并对此模型进行 弯曲工况和扭转工况下 的静 力学分析 ，用于指 导后 续车架结构的进一步优化 。 关键词 车架 ；Hy p e r Me s h ；弯 曲工 况；扭转工况 ；有 限元 中图分 类号 T P 3 9 1 ． 8 U4 6 3 ． 3 2 文献标识码 A 0 引言 在汽车底盘 中， 车架承载着其他许多重要 总成部 件 的质量 ， 是主要 的承载部件 ， 同时， 在车辆行 驶过程 中， 车架将承受来 自车内外的各种载荷的作用 。因此 ， 在车 辆整 体 设计 中 ， 保 证 车 架 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 至 关重要。与以往的汽车设计 中使 用样 车作参考相 比， 使用有限元法对车架的力学性 能进行分析 ， 不仅可使 设计周期缩短 、 研制费用降低， 而且在设计的初期就能 对车架的强度、 刚度 以及振型有充 分的了解 。本文利 用有限元软件 Hy p e r Me s h对某液压减震车车架结构 进行有限元分析。 1 液压 减 震 车设计 1 ． 1 液压 减 震 车的使 用环境 及 功能 某型液压减震车主要是在机场等路 面条件较好 的 特殊路况下使用， 其 主要 的用途是在狭窄低矮 的空 间 中全方位移动 、 运输一些大型重要的货物 ， 同时能够平 稳地将货物举升到一定 的高度 ， 并 能够精确地调整物 体的位置。其最主要的功能是能够实现六个方 向自由 度的运动 ， 并且将以前依靠人力拖拉行走模式改成靠 电池驱动的 自动化控制模式 ， 从 而尽最 大可能减少工 作 人员 的数量 。 1 ． 2 液压 减 震 车底 盘 的设计 由于液压减震车是在狭窄 、 低 矮的作业环境 中使 用 ， 故要求整车结构紧凑并且最小离地间隙尽可能小 ， 其 底盘 结 构三 维模 型 如 图 1 所 示 。因为 液压 减震 车是 以电池 带 动 电机 驱动 ， 为 了满 足 电池 组 的摆放 空 间 ， 在 第三横梁与第 四横梁 、 第 四横梁与第五横梁 间的空间 摆放电池 ； 在第二横梁与第 三横梁 之间摆放液压 双剪 式举升平台 ， 用于装载 和举升货物 。整车在设计 中采 用单纵臂式独立悬架系统 ， 由于本车无转 向系统 ， 转向 依靠 四个 Me c a n u m 轮Ⅲ实现全方位任意角度移动和 本地旋转 。 1 一第 一 横梁 ； 2 一第 一 纵粱 ； 3 一第 二横 梁 ； 4 ～第 二 纵 梁 ； 5 一第 三横梁 ； 6 一第 四横梁 ； 7 一第 三纵梁 f 8 一第 五横梁 ； 9 一悬架总成 图 1 液压减 震车底盘结构三维模型 目前 ， 汽车车架基本上有 四种结构形式 边梁式 、 周边式、 中梁式 或是称为脊骨式 以及综合式。在设 计车架结构时， 首先应满足汽车的总布置要求， 使 固定 在车 架上 的各 部件 和 总成 之 间不产 生干 涉 。本液 压减 震车 车架 采用 的是 周边 式结 构 ， 主要 由前端 两根 纵梁 、 中部两根纵梁、 后端两根纵梁以及若干根横梁构成 ， 使 用铆接、 焊接或螺栓连接的方式将车架 的纵梁和横梁 连接起来 ， 组成坚固的刚性结构。 2车架 有 限元 分析 2 ． 1 车架有限元分析模型的建立 将在 C AT I A软件 中建立的车架结构三维实体模 型保存 为 I GS格式 的文件 并导 人 Hy p e r Me s h软 件 中 ， 在 Hy p e r Me s h中进行 有 限元 分 析 的 前处 理 ， 建 立 车架的有限元分析模型 。有限元前处理主要包括以下 几个方面 ①忽略车架上 的一些非承载部件和功能件 ， 比如工艺孔 、 缓冲座 、 倒角、 圆角等； ②对于有些加强肋 或带凸缘的部件， 利用等刚度 的原则进行等效处理 ； ③ 车架主要承受 自身载荷和有效载荷， 将复杂的载荷用等 效载荷替代 ， 从而简化计算 ， 又不影响准确性 。 2 ． 2 网格 划 分 收稿 日期2 0 1 4 0 9 2 6 ；修订 日期 2 0 1 5 0 5 3 0 作者简介 周青 1 9 8 9 一 ，男，江苏句容人 ，在读硕士研究生 ，研究方 向车辆及零部件 数字化设计 与制造 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m